HU212204B

HU212204B - Method and furnace for burning waste products

Info

Publication number: HU212204B
Application number: HU9302545A
Authority: HU
Inventors: Winfried Brunner; Heinz Mallek; Wolfgang Schmidt
Original assignee: Wamsler Umwelttechnik Gmbh
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1996-04-29
Also published as: HU9302545D0; EP0588075A1; HUT68564A; US5401166A; EP0588075B1; DE4230311C1; DE59304278D1; DK0588075T3; ATE144608T1; BR9303745A

Abstract

A method and a combustion furnace are provided by means of which waste which is predominantly of organic nature can be burnt effectively and uniformly. The combustion furnace comprises two bottlenecks, one above the other, constituted by rocking grates. The upper rocking grate essentially serves to subject the solids to pre-combustion, namely to drying, degasifying, and partial gasifying, and to supply the material uniformly in doses to the fire bed which is located on the lower grate and in which complete gasification takes place. Rotational movements of both grates provide for uniform passage of the material through the shaft without the risk of burn-through occurring along the edges so that the entire combustion process becomes highly uniform.

Description

A találmány eljárás és égetőkemence darabos szerves szilárd anyagok elégetésére, előnyösen hulladék elégetésére, valamint égőgáz előállítására, ahol a hulladékot a hulladékot felvevő akna és az akna után kapcsolt égőkamra közötti szűkület felett torlasztjuk, hevítéssel szárítjuk, gáztalanítjuk, és reakciógáz bevezetésével elgázosítjuk és amellett a keletkező éghető gázokat lefelé, a szűkületen keresztül leszívjuk és végül levegő hozzávezetése mellett elégetjük.The invention relates to a process and an incinerator for incinerating pieces of organic solids, preferably waste incineration, and for producing a combustion gas, wherein the waste is sparged over a stenosis between the waste manhole and a downstream combustion chamber connected to the manhole, heat dried, degassed and combustible gases are sucked down, through the constriction, and finally burned with the introduction of air.

Ilyen eljárás és ezen eljárás foganatosítására szolgáló égetőkemence ismeretes például a DE-PS 2 604 409 és a DE-OS 2 735 139 sz. leírásokból.Such a process and a furnace for carrying out this process are known, for example, from DE-PS 2 604 409 and DE-OS 2 735 139. descriptions.

Az ismert eljárások és égetőkemencék arra szolgálnak, hogy a szilárd hulladékot, amelynek különböző konzisztenciája van, lehetőleg környezetkímélő módon elégessék, amely valóban lehetséges, mert égéstermékként lényegében csak hamu és veszélytelen gáz marad vissza.The known processes and incinerators are designed to incinerate solid waste of varying consistency, which is as environmentally friendly as possible, since essentially only ash and non-hazardous gas remain as combustion products.

A találmány feladata az ismert eljárás és az ismert égetőkemence oly mértékű továbbjavítása, hogy még nagyobb hulladék átbocsátás biztosítására növelt aknakemence keresztmetszet megléte esetén is kifogástalan elégetést biztosítson, mégpedig az égetőkemence kompakt és összehasonlítva konstrukciósán egyszerűbb kialakítása mellett, valamint hogy a keletkező éghető gázok tulajdonságaiknál fogva és összetételük tekintetében konstans módon alkalmasak legyenek energia előállítására.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to further improve the known process and the known kiln to provide perfect combustion, even in the presence of an increased cross-section of the kiln, with a compact and comparatively simpler construction of the kiln. they must be capable of producing energy in a constant manner in their composition.

A találmány tehát eljárás darabos, szerves szilárdanyagok, előnyösen hulladék elégetésére és éghető gázok előállítására, ahol a hulladékot a hulladékot felvevő akna és az akna után kapcsolt égőkamra közötti szűkület felett torlasztjuk, hevítéssel szárítjuk, gáztalanítjuk és reakciógáz bevezetésével elgázosítjuk, és amellett a keletkező égőgázokat lefelé, a szűkületen keresztül leszívjuk és végül levegő hozzávezetése mellett elégetjük. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy a szilárd anyagot a szűkület felett távolságban egy, az aknában kialakított további szűkület felett előtorlasztjuk, előszárítjuk és gáztalanítjuk, és részben elgázosítjuk, és azután teljes elgázosítás céljából a további szűkületen keresztül a két szűkületi hely közötti aknatérbe vezetjük, és az aknatartományokba a két szűkületi helyen vagy azok közelében reakciógázt vezetünk.The invention thus relates to a method for incinerating lumpy organic solids, preferably waste, and for producing combustible gases, wherein the waste is blocked over a stenosis between the waste manhole and a combustion chamber connected to the manhole, , suction through the stenosis and finally burn with the introduction of air. The process of the present invention consists in prestressing, pre-drying and degassing the solid at a distance above the stenosis, further partially degassing, and then introducing the entire solid gas into the shaft space between the two stenosis sites for full gasification, and reacting gas is introduced into the shaft regions at or near the two constriction sites.

A találmány továbbá égetőkemence az eljárás foganatosítására, a szilárd anyagok felvételére szolgáló függőleges aknával, az alsó aknavégen elrendezett és a szűkületet alkotó rostéllyal, az aknába torkolló reakciógáz bevezető vezetékkel és egy közvetlenül vagy oldalt a rostély alatt elrendezett égőkamrával. A találmány szerinti égetőkemence lényege, hogy a rostély felett távolságban egy második szűkületet alkotó rostély van elrendezve, és a reakciógáz bevezető kilépőnyílásai a két rostély aknatartományaiba torkollnak, vagy azokra vannak irányítva.The invention further relates to a furnace for carrying out the process, with a vertical shaft for collecting solids, a strainer at the bottom end and a strainer, a reaction gas inlet to the shaft and a combustion chamber located directly or laterally below the grill. The kiln according to the invention is characterized in that a grate forming a second constriction is disposed at a distance from the grate and the inlet openings of the reaction gas extend into or are directed to the manhole areas of the two grates.

A találmány szerint két egymás után kapcsolt szűkületi hely van az aknában, ahol is ezeket a szűkületi helyeket a gyakorlatban célszerűen billenő rostélyok alkotják. Amellett a felső rostély arra szolgál, hogy felülről az aknába bevezetett szemetet torlassza, és a két rostély közötti aknatérbe adagolt módon juttassa. A felső rostély fölött a hulladék szárítása és gáztalanításra kerül, és részben a reakciógáznak ebbe a térbe történő juttatása révén a hulladék egy része ott elgázosításra kerül. A két rostély közé bejutott szárított, gáztalanított és részben még elgázosított hulladék az alsó rostély révén feltorlasztásra kerül, további reakciógáz bevezetése következtében a hulladék teljes elgázosítása következik be, és így teljes mértékben hamuvá és éghető gázzá válik, amikor is a hamu a rostélyon keresztül lehullik és az égőgázok ugyancsak lefelé elszívásra kerülnek. Célszerűen a rostélyokat folyamatos vagy szakaszos periodikus forgómozgásra késztetjük korlátozott amplitúdóval, aminek következtében a feltorlasztott hulladék egyenleges lecsúszása biztosítható, és így elkerülhető a szélen történő átégés és/vagy a hulladékhalmaz túlégetése.According to the invention, there are two successively connected constriction sites in the shaft, where practically the constriction sites are formed by tilting grates. In addition, the upper grate serves to block the debris introduced from above into the shaft and to dispose of it in the space between the two grates. Above the upper grate, the waste is dried and degassed, and partly by introducing the reaction gas into this space, some of the waste is gasified there. Dried, degassed and partially still gasified waste entrained between the two grates is charged up through the lower grate, with the introduction of further reaction gas, complete gasification of the waste and thus becoming completely ash and combustible gas, whereby the ash cools through the grate and the combustion gases are also exhausted downwards. Preferably, the grates are subjected to continuous or intermittent periodic rotational movement with a limited amplitude, which results in a smooth sliding of the blocked waste, thereby avoiding burnout at the edge and / or overburning of the waste set.

A találmányt részletesen kiviteli példa kapcsán a rajz alapján ismertetjük, amely a találmány szerinti égetőkemencét szemlélteti. Az ábra az égetőkemence függőleges metszetét mutatja be.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention will now be described in detail with reference to the drawing, which illustrates an incinerator according to the invention. The figure shows a vertical section of the kiln.

Az ábrán az egész égetőkemencét 10 hivatkozási számmal jelöltük. A kemencében egy függőleges 11 akna van elrendezve, amelybe felülről az égetendő hulladék bevezetésére 12 cső csatlakozik. A 11 aknában két szűkület van, amelyeket 13 és 14 rostélyok alkotnak. A 13 rostély 13a középtengely körül lengethető billenőrostély, amelynél a rostély áteresztő nyílása rés alakú, s mely 15a áteresztő részt egyrészt a 11 akna belső fala, másrészt a 13 rostély külső széle határol. A 13a középtengely üreges tengelyként van kialakítva, amelynek belső tere reakciógáz bevezető vezetékeként szolgál, amely reakciógáz azután 13b kilépőnyíláson keresztül a 11 akna belsejébe jut. Az ilyen 13 rostély felépítése alapjában ismert, és ezért itt további részleteket nem ismertetünk. Járulékosan a reakciógáz az akna falán futó és az akna belsejébe torkolló 13c és 14c bevezetőkön keresztül kerülhet bevezetésre. Azonban utalni szeretnénk arra, hogy sok esetben elegendők a 13b, 14b kilépőnyílások vagy a 13c, 14c bevezetők, az utóbbi esetben a rostélyon 13a, 14a középtengelyének üreges tengelyként történő kialakításától el lehet tekinteni. Hasonló felépítésű a 11 aknában lévő alsó 14 rostély, amely a 14a középtengelye körül billenthető és ez a tengely ugyancsak üreges tengelyként van kialakítva, és reakciógázt vezet a 14b kilépőnyílásba. A 14 rostély alatt 16 hamutér van, a rajzon csak jelölt hamuszekrénnyel, ill. 17 tartállyal. Végül a 11 akna majdnem a fedele szomszédságában még egy 22 bevezetővel rendelkezik, amelyen keresztül a szükséges szárítógáz és/vagy reakciógáz bevezetésre kerül.In the figure, the entire kiln is designated by reference numeral 10. The furnace is provided with a vertical shaft 11 to which a pipe 12 is connected from above to feed the incinerated waste. The shaft 11 has two constrictions formed by grates 13 and 14. The grate 13 is a tiltable grate about a central axis 13a having a slit opening having a slit aperture 15a bounded by the inner wall of the shaft 11 and the outer edge of the grid 13. The central axis 13a is formed as a hollow shaft, the interior of which serves as a reaction gas inlet, which then passes through the outlet 13b into the shaft 11. The construction of such a grate 13 is generally known and therefore no further details will be given here. In addition, the reaction gas may be introduced through inlets 13c and 14c running through the shaft wall and into the shaft. However, it should be noted that in many cases, the outlets 13b, 14b or the inlets 13c, 14c are sufficient, in the latter case the center axis 13a, 14a of the grate may be dispensed with as a hollow shaft. Similarly, the lower grate 14 in the shaft 11, which is pivotable about its central axis 14a, is also formed as a hollow shaft and delivers a reaction gas into the outlet 14b. Under the grate 14 there are 16 ashtrays, with only a marked ashtray and a drawer in the drawing. With 17 tanks. Finally, the shaft 11 has a further inlet 22 near the lid, through which the required drying gas and / or reaction gas is introduced.

Az alsó 14 rostély alatt a 111 aknából vagy a 16 hamutérből egy 18 füstgázvezeték indul, amely 18a fúvóka végével egy 19 keverőkamrába torkollik, amely belső falán a reakciógáz bevezetésére szolgáló 20 belépő fúvókákkal van ellátva, és amely részben ábrázolt 21 égőkamrába nyílik. Az említett 20 belépő fúvókák úgy vannak elrendezve és kialakítva, hogy ezen a helyen az éghető gázok és reakciógáz intenzív keveredése következik be.Underneath the lower grate 14, a flue gas conduit 18 runs from the shaft 111 or the ash chamber 16, which at the end of the nozzle 18a opens into a mixing chamber 19 having an inlet nozzle 20 for supplying the reaction gas to its inner wall and partially opening into the combustion chamber 21. Said inlet nozzles 20 are arranged and configured so that intense mixing of combustible gases and reaction gas occurs at this location.

HU 212 204 BHU 212 204 B

Az ismertetett 10 égetőkemence a következő módon működik: Az égetési folyamat beindításához először is az elégetendő anyagot a 12 csövön keresztül a 11 aknába vezetjük, mikor is az elégetendő anyag a 13 rostély felett torlódik. így tehát a 13 rostélyon anyaghalmaz alakul ki ömlesztési kúppal. Ekkor megkezdődik a reakciógáz bevezetése mindkét 13, 14 rostélyhoz és/vagy a 13c, 14c bevezetőn keresztül, és egy nem ábrázolt gyújtóberendezéssel begyújtjuk a hulladékhalmazt a 13 rostély felett, mégpedig közvetlenül a rostélyfelület felett, ill. a 15a áteresztő rés felett. Egy bizonyos indítási fázis után a 13 rostélyon izzó ágy keletkezik. Az anyaghalmaz legfelső tartományában a hulladék kiszárad, mégpedig a kialakult hőmérséklet következtében, esetlegesen a 22 bevezetőn beömlő szárítógáz és/vagy reakciógáz segítségével. A szárítózóna és az izzó ágy közötti középtartományban lévő anyagdarabok az előbb említett izzó ágy révén átadott hőmérséklet hatására gáztalanításra kerülnek és az anyaghalmaz alsó tartományában lévő hulladékdarabok, melyek az izzó ágyban vagy közvetlenül felette vannak, és a 13b kilépőnyíláson áramló reakciógáz útjában fekszenek, legalább részben elgázosodnak. A bekövetkező elgázosítási folyamat kezdetekor megtörténik a darabos anyagok felaprózódása, amely aprított anyag azután a 15a áteresztő résen áthatol, miközben újabb torlódás következik be a 14 rostélyon. A 14 rostély 15b áteresztő rése kisebbre van méretezve, mint a 13 rostély 15a áteresztő rése. A részlegesen, illetve előgázosított hulladéknak a 14 rostélyon felgyülemlő halmaza a 14b kilépőnyíláson és/vagy az említett oldalsó aknafalban kiképzett 13c, 14c bevezetőkön bejuttatott járulékos reakciógáz egy izzó ágy kialakulásához vezet, amelynek hőmérséklete az anyagoknak a teljes elgázosításához, azaz hamuvá és éghető gázzá változásához vezet. A hamu a keskeny 15b áteresztő résen halad keresztül és behullik a 16 hamutérbe. Az éghető gázok, mégpedig a 11 aknában keletkező összes éghető gáz alul leszívásra kerül és a 18 füstgázvezetéken keresztül a 11 aknából kiáramlik. Az éghető gázok azután a 18a fúvókán keresztül a 19 keverőkamrában jutnak, ahol a 20 belépő fúvókákon keresztül bevezetett reakciógázzal intenzíven összekeverednek, majd 19 keverőkamrából a 21 égőkamrába áramló éghető gáz-reakciógáz keverék ott elégetésre kerül.The incinerator 10 described operates as follows: To start the combustion process, the material to be burned is first introduced through the pipe 12 into the shaft 11, whereby the material to be burned is congested over the grate 13. Thus, a material cone is formed on the grate 13 with a melting cone. At this point, the reaction gas is introduced into each of the grates 13, 14 and / or through the inlets 13c, 14c, and an ignition device (not shown) is used to ignite the waste set directly above the grate 13 and above. above the through slot 15a. After a certain start-up phase, a glowing bed is formed on the grate 13. In the uppermost region of the material, the waste dries, due to the temperature formed, possibly by the drying gas and / or reaction gas entering the inlet 22. The pieces of material in the middle region between the drying zone and the bulb bed are degassed by the temperature transmitted through the aforementioned bulb bed and the pieces of waste in the lower part of the set lying in or directly above the bulb bed and . At the start of the resulting gasification process, the pieces of material are fractured which then passes through the permeation slot 15a, with further congestion on the grate 14. The through hole 15b of the grate 14 is smaller than the through hole 15a of the grate 13. The additional reaction gas introduced into the outlet 14b and / or the inlets 13c, 14c formed in said side shaft wall leads to the formation of an incandescent bed, the temperature of which leads to the complete gasification of the material, i.e. to ash. . The ash passes through the narrow passage 15b and falls into the ash space 16. The combustible gases, namely all the combustible gases produced in the shaft 11, are sucked under and discharged from the shaft 11 through the flue gas line 18. The combustible gases then pass through the nozzle 18a into the mixing chamber 19, where they are intimately mixed with the reaction gas introduced through the inlet nozzles 20, and then the combustible gas-reaction mixture flowing from the mixing chamber 19 to the combustion chamber 21 is incinerated.

A 13b, 14b kilépőnyílásokon, 13c, 14c, 22 bevezetőkön keresztül, valamint a 20 fúvókán keresztül bevezetett reakciógázként levegőt is lehet alkalmazni, azonban levegővel vagy oxigénnel összekevert, a rendszerből vett füstgázt is és igen magas izzási hőmérséklet esetén akár füstgázt is lehet alkalmazni. Különösen hatásos füstgázból vagy széndioxidból és levegő helyett tiszta oxigénből álló reakciógázt alkalmazni, mivel nem tartalmaz nitrogént. A levegőben lévő oxigén ugyanis nem segíti elő az elégetést, azonban gyakran nem-kívánt nitrogén-oxid keletkezéséhez vezet. A hőmérsékletek közvetlenül a felső 13 rostély fölött például 600-800 °C lehet, míg az alsó 14 rostély fölött közvetlen tartományban mintegy 900 °C-ig terjedhet a hőmérséklet, miközben a két lépcső hőmérséklete a reakciógáz bevezetés révén szabályozható.The reaction gas introduced through the outlets 13b, 14b, the inlets 13c, 14c, 22 and the nozzle 20 may be air, but may be mixed with air or oxygen from the system, and even at very high glow temperatures, may be used. It is particularly effective to use reaction gas consisting of flue gas or carbon dioxide and pure oxygen instead of air as it contains no nitrogen. Oxygen in the air does not promote combustion, but often leads to the formation of unwanted nitric oxide. Temperatures directly above the upper grate 13 may be, for example, 600-800 ° C, while temperatures above the lower grate 14 may be up to about 900 ° C, while the temperature of the two stages may be controlled by the introduction of the reaction gas.

Előnyösen mindkét 13, 14 rostély 13a, 14a középtengely körül billenő mozgást végezhet, ill. billenő mozgásra gerjeszthető. Amellett azonban a felső 13 rostély mechanikus elcsúszó mozgást végezhet azzal a következménnyel, hogy nagyobb aknakeresztmetszet esetén sem keletkeznek a hulladékoszlopban központi holtterek, és az oszlop széleinél nincsenek átégési jelenségek. Az alsó 14 rostély forgómozgása gondoskodik aiTÓl, hogy finomszemcsés hamu keletkezzen és az a rostélyréseken keresztül elszállításra kerüljön. Célszerűen a felső 13 rostély nagyobb frekvenciájú és/vagy amplitúdójú forgómozgásra van késztetve, mint az alsó 14 rostély.Preferably, both grates 13, 14 are capable of tilting or rotating about a central axis 13a, 14a. it can be triggered by tilting motion. However, in addition, the upper grate 13 can perform mechanical sliding movement, with the result that even in the larger cross-section of the shaft no central dead spots are formed in the waste column and there is no burnout at the edges of the column. The rotary movement of the lower grate 14 ensures that fine ash is generated and transported through the grate slits. Preferably, the upper grate 13 is inclined to rotate with a higher frequency and / or amplitude than the lower grate 14.

A találmány lényeges előnye abban van, hogy a szárítási, gáztalanítási és az elgázosítási folyamat igen egyenletes, mindenféle csúcsok nélkül, és szükség esetén gyorsítható is, aminek következtében mind a teljesítmény, mind pedig a gáz összetétel állandósága lényegesen javítható. Az utóbbi különös jelentőséggel bír, amikor azokat egy gázmotor üzemeltetésére kell felhasználni. Ebben az esetben a 21 égőkamra egy gázmotor égőkamrája. Megmutatkozott továbbá, hogy a mozgó rostélyok révén előidézett intenzív anyagmozgás és a nagy felületű reakciógáz bevetés következtében az anyag igen erős reakcióba hozható azzal a következménnyel, hogy az eddigi égetőkemencékhez képest igen jelentős teljesítménynövekedés érhető el. Lehetséges az égetőkemencét csak a 13b, 14b kilépőnyílásokkal vagy csak a 13c, 14c bevezetőkkel, mint reakciógáz bevezetőkkel kialakítani. A döntés különösen az égetőkemence nagyságától és az átbocsátott anyag mennyiségétől függ, valamint a hulladékanyag milyenségétől. A felső 22 bevezetőn keresztül vezetjük be a gázt, ha a hulladék igen nedves. (Szárító gáz bevezetés.) Amennyiben a felső aknatartományig nyúló izzó ágy kívánatos, ugyancsak a felső 22 bevezetőn juttatunk be gázt. Végezetül előnyös, hogy a találmánynál nem feltétlenül szükséges a központi fúvókacső alkalmazása és/vagy nem kell az aknába keverőművet alkalmazni. Végezetül megemlítendő még, hogy szilárd anyag alatt szilárd anyagokat is tartalmazó pasztaszerű anyagokat, mint pl. elöregedett olajat is érthetünk és égethetünk el a találmány szerinti kemencében.An important advantage of the present invention is that the drying, degassing and degassing processes are very uniform, without any peaks, and can be accelerated if necessary, resulting in a significant improvement in both power and gas composition stability. The latter is of particular importance when used for the operation of a gas engine. In this case, the combustion chamber 21 is the combustion chamber of a gas engine. It has also been shown that due to the intense movement of material through the use of moving grates and the use of a large surface reaction gas, the material can be reacted very strongly, with the result that a very significant increase in performance can be achieved compared to previous kilns. It is possible to design the furnace only with the outlets 13b, 14b or only with inlets 13c, 14c as reaction gas inlets. The decision depends in particular on the size of the incinerator and the amount of material passed through, as well as the type of waste material. The gas is introduced through the upper inlet 22 if the waste is very wet. (Drying gas inlet.) If a bulb bed extending to the upper manhole range is desirable, gas is also introduced through the upper inlet 22. Finally, it is preferred that the invention does not necessarily require the use of a central nozzle tube and / or does not require the use of a shaft mixer. Finally, paste-like substances such as solids, which contain solids, are also mentioned below. it is also possible to understand and burn old oil in an oven according to the invention.

Claims

PATENT CLAIMS

CLAIMS 1. A process for incinerating lumpy organic solids, preferably waste, and for producing combustible gases, wherein the waste is suppressed over a constriction between a waste manhole and a subsequent combustion chamber connected to the manhole, heat dried, degassed and gasified by introducing a reaction gas. flammable gases are sucked down through the constriction and finally incinerated with air, characterized in that the solids are preloaded over a further constriction formed in the shaft, pre-dried, degassed, partially gasified and then further gasified for further gasification.

HU 212 204 Β through the constriction of the two constrictions! and into the shaft space at or near the two constriction sites.

Method according to claim 1, characterized in that the solid material is subjected to rotational oscillations in the region of the two constriction sites, namely, in the further constriction site, a rotation oscillation of a higher frequency and amplitude, and

The process according to claim 1 or 2, characterized in that the reaction gas is air, flue gas removed from the system or flue gas or carbon dioxide mixed with air or pure oxygen.

4. Furnace as shown in Figures 1-3. A method for carrying out a solid shaft for collecting solids, a grate formed at the lower shaft end and forming a stenosis, and a combustion chamber located directly or laterally below the grate, characterized in that the grate (13) forms a second stenosis above the grate (14). is arranged and a

5 reaction gas inlets (13b, 14b) and inlets (13c, 14c, 22) extend into the manhole areas of the two grates (13, 14).

A kiln as claimed in claim 4, characterized in that each grate (13, 14) is formed as a closed roof grate 10 and has a drive generating motion of different frequencies and amplitudes,

An incinerator according to claim 4 or 5, characterized in that a combustion chamber (19) is connected in front of the combustion chamber (21), which contains combustible gases.

It has 15 inlet nozzles (18a) and reaction gas inlet nozzles (20).